ティンクル☆ãã‚‹ã›ã„ã ー㙠Opening sin creditos
これは誰にも起こっていませんか？あなたは友人の結婚式に出かけていて、お祝いのシャンパンボトルを開けるのはあなたの仕事です。あなたは自分自身に言っていますが、それをほぐすことはとてもパセです。代わりに、あなたは首でボトルをつかみ、壁に投げつけます。なに、それはあなたに起こりませんでしたか？まあそれはこの男に起こった：
お尻のところですね。たぶん車のキー、またはiPhoneの中にありますか？それは痛いのですが。
しかし、それはどのくらい傷ついたのですか？その質問を手伝うために、私はハンツビルのアラバマ大学の推進研究センターのプラズマ物理学者であるGabriel Xu博士に尋ねました。なぜ私はロケット科学者に私を助けてくれるよう頼んだのですか 逆 宿題？あなたのシャンパンが党の燃料であることから推進薬を瓶詰めにすることに行くとき、ロケット科学者が向けるべき正しい人であるとちょうど言いましょう。
ボトルが壁に当たった瞬間、それはロケットになります。それは壮大に聞こえるかもしれません、しかしそれは完全に - たとえペンダントであれば - 正しいです。 NASAが説明しているように：
「ロケット弾はニュートンの第三の運動則と呼ばれる科学的な規則に従って働きます。英国の科学者サーアイザックニュートンは、3つの運動法則を挙げています。彼は300年以上前にこれをしました。彼の第三の法則は、あらゆる行動に対して、等しく反対の反応があると述べています。ロケットは排気口を押す。排気もロケットを押す。ロケットは排気を後方に押します。排気がロケットを前進させる」
私たちの場合、二酸化炭素と液体の勇気の混合物がボトルから飛び出し、ボトルを前方に押し出します。物理学の用語で言うと、ボトルへの力と推進剤への力は「作用 - 反応の対」を構成します。そして典型的な物理学のやり方では、これから重力と空気抵抗を無視しています。
含まれる数学はこれよりほんの少しだけ洗練されています：
ロケットはこのように見えるロケット方程式に従う
どこで F 力の略 v 速度を表し、 dm / dt 質量の経時変化を表します。この式は、ロケットにかかる力が質量の変化に排気の速度を掛けたものに等しいことを示しています。私たちの場合は二酸化炭素です。
ここで私は動けなくなりました。計算方法がすぐにわかりませんでした v そして dm / dt 。しかし、シュ博士は金を出していました。計算します v これは、流れる流体のエネルギー保存則を単純に表したBernoulliの方程式によるものです。余談ですが、ベルヌーイ方程式の一般的な用途の1つは、翼がどのように機能するかを説明することです - これにはいくつかの問題があります。
ベルヌーイ方程式は次のようになります。左側の項はボトル内の二酸化炭素を表し、右側の項はボトルから出るアルコールロケットソースを表します。
これは厄介に見えますが、本当に簡単です。両側の最初の用語は単なる圧力です。第二項は、流体の運動エネルギーです。左側では、ボトル内の液体はボトルに対して動いていないので、これをゼロにします。これにより、出口速度を解くことができます。 v 、私たちのシャンパンの
あり v 私達はまた計算してもいいです dm / dt 。私たちが知る必要があるのは、どのくらいの量がいつでもボトルの開口部でポイントを通過しているかということです。それはまさにガスの密度×ボトルネックの断面積× v 。プレスト。
私達がある仮定をすれば、私達は計算できる F 問題ない。これがDr. Xuが提案した数字です。ボトル入りのシャンパンは6気圧以下の圧力ですが、（驚くことではありませんが）1気圧以下です。シャンパンの密度は水の密度に近い - 立方メートル当たり1,000キログラム。そしてボトルネックは直径25ミリメートルです。
「これらの仮定された数字を使うと、15.6ニュートンの推力が得られます」とXuは電子メールで書いた。あなたが高校の物理学を覚えているならば、ニュートンは毎秒1メートル毎秒1キログラムの質量を加速するのに必要とされる力であることをあなたは知っています。しかし、Xu氏は、次のように述べています。その代わりに、衝突時にボトルによって運ばれる勢いを見ることができます。」
運動量は、私たちの目的にとっては素晴らしく具体的な量です。なぜなら、それは、力よりも優れた衝撃の「卵」と「痛い」を捉えるからです。しかし、力とは異なり、運動量には便利な名前の付いた単位はありません。 1秒あたりのキログラムメートルまたはkgm / sの単位で測定されています。運動量は質量と速度の和に等しいことが単位からわかります。
Xu博士からのより多くの数字： "750ミリリットルのワインボトルは約0.9キログラム、そして750ミリリットルの水/シャンパンは0.75キログラムです。"これから、我々は古き良きニュートンの第二法則を展開することができます、 F = ma 、加速度を計算するために、それは毎秒9.45メートル毎秒であることが判明した。
「ビデオから、ボトルが男に当たったように見えます。オブジェクトに当たってロケットになってから0.5秒後に」とXuは書きました。初速度がゼロであると仮定すると、0.5秒後にボトルは4.73 m / sの速度で当たります。その間にボトルが液体を失い、1.5キログラムしか残っていないとしましょう。衝突時の運動量は、したがって…7.1 kgm / sです。」
まあ、それだけですべてうまくいっていますが、それを理解するにはどうすればよいですか。心配しないで、Xu博士があなたから戻ってきた。
「比較のために」、彼は書きました、「野球は0.145キログラムの質量を持ちます、そして90 mph速球は〜40 m / sです。そのため、時速90マイルの野球ボールが5.8 kgm / sの速度で打撃を受けます。このようにボトルは110 mphの速球のように男を襲った。
それは痛いのですが。
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